Compósitos para isolamento térmico

Ao longo dos últimos anos tem se intensificado atividades de pesquisa e desenvolvimento relacionadas ao aproveitamento de componentes naturais abundantes na natureza, como as fibras vegetais, e até resíduos de atividades agrícolas, para a produção de compósitos ou biocompósitos para diversas finalidades.

Segundo John e Thomas (2008), o termo biocompósito pode ser aplicado a um conjunto enorme de materiais provenientes total ou parcialmente de recursos de biomassa renovável; biofibras como sisal, coco e cânhamo já possuem diversas aplicações em várias indústrias, principalmente devido as suas propriedades, comparáveis às da fibra de vidro, altamente utilizadas pela indústria automotiva.

As fibras são filamentos contínuos ou discretos pedaços alongados, semelhantes a pedaços de fios, que se classificam em dois tipos: naturais e sintéticas. As fibras naturais podem ser de origem animal, vegetal ou mineral. As fibras vegetais são obtidas a partir de várias partes de plantas hortícolas e elas já vem prontas da natureza (AHMAD; CHOI; PARK, 2015). No entanto, ainda não há definições exatas de qual o tipo de processo de fabricação mais adequado para a produção destes compósitos, já que seus materiais e características são diferentes em comparação com os compósitos tradicionais (HO et al., 2012).

As fibras vegetais já se configuram como um abundante recurso renovável, de custo relativamente baixo em comparação com as fibras sintéticas, mas também existem algumas desvantagens, conforme apresentado no Quadro 1, o que faz com que seja necessária uma avaliação dos requisitos necessários para a aplicação que se pretende dar ao compósito desenvolvido. No caso da construção civil, as aplicações de compósitos naturais são normalmente restritas a interiores devido à sua vulnerabilidade a ataques ambientais (AZWA et al., 2013).

Quadro 1 – Vantagens e desvantagens das fibras naturais

Fonte: Pickering, Efendy e Le (2015, p. 32).

Um dos setores, que vem apostando na utilização de compósitos de fibras naturais há um bom tempo, é a construção civil. Isso se deve ao fato do grande salto da demanda por materiais de construção em virtude do aumento da população. Madurwar, Ralegaonkar e Mandavgane (2013) destacam que o uso de materiais de construção apropriados ainda não recebeu a devida atenção pela indústria. Os autores destacam ainda, que obter esses materiais a partir de fibras naturais de resíduos agrícolas como bagaço de cana, casca de coco, talo do algodão, entre outros, pode contribuir com a redução de custos e da poluição.

Pesquisas apontam ser possível usar a casca de arroz, sabugo de milho talos de girassol e uma série de outros materiais considerados resíduos, na formulação de compósitos para uso em revestimento interno de forros e paredes, na forma de painéis ou adicionados na camada de reboco para contribuir com a conservação de energia das edificações, diminuindo a transmissão de calor entre os ambientes, além de serem materiais totalmente renováveis, regionais e de baixo impacto ambiental (KORJENIC et al., 2011; MENDES et al., 2010; PANYAKAEW; FOTIOS, 2011; ROSA et al., 2015).

Como já mencionado, a condutividade térmica é um dos principais requisitos para a escolha de um isolante térmico. Assim, no Quadro 2 observa-se, através de alguns exemplos de pesquisas já realizadas, como a mesma se apresentou em diferentes compósitos, produzidos a partir de resíduos agrícolas, dando ênfase ao potencial do talo de girassol para tal aplicação.

Quadro 2 – Compósitos isolantes com talo de girassol

Autor

Experimentos Resultados

Composição dos compósitos isolantes

Condutividade térmica () W/mK

Sun et al. (2015)

120g de casca e medula de talo de girassol e 200ml de biomatriz de quitosana. O tamanho das partículas de casca e medula variaram entre 3 e

5mm. A pressão de compactação de 32kPa foi aplicada antes da secagem.

0,06

Rosa et al. (2015)

50g de casca de arroz (4%), 500g de talo de girassol (inteiro) (40%), 110g de tecido de juta (8%), 400g d gesso

(30%), e 240g de água (18 %), utilizada para dissolver o gesso.

0,104

Binici et al. (2014)

Composição 1 (gesso como aglutinante): 1500g de gesso, 180g

de talos de girassol (moídas), 90g de resíduos têxteis e 1450g de água.

0,1642

Composição 2 (epóxi como aglutinante): 30% de talo de girassol

(casca), 20% de fibra de girassol (medula), 15% de epóxi e 7 bar de

pressão.

0,0728

Evon et al. (2014)

258g de bolo de girassol (gerado durante a biorrefinaria da planta). A

temperatura de moldagem foi de 140°C à uma pressão de 150 kgf/cm2_. 0,088 Mati- Baouche et al. (2014a) 4,3% de quitosana/girassol, talos de girassol foram triturados com tamanho de partículas de 6,3mm e densidade de 150 kg/m3 0,056 Kocaman, Sisman e Gezer (2011)

Composição 1 (Cimento como aglutinante: IB3 - 1 porção de

cimento para 9 de talo de girassol (triturado); IC3 - 1 porção de cimento para 4,5 de casca de arroz e 4,5 de talo

de girassol (triturado).

IB3 - 0,062

IC3 - 0,065 Composição 2 (Gesso como

Aglutinante): IIB2 - 1 porção de

gesso para 6 de talo de girassol; IIB3 - 1 porção de gesso para 9 de talo de girassol (triturado); IIC2 - 1 porção de

gesso para 3 de casca de arroz para 3 de talo de girassol (triturado); IIC3 - 1

porção de gesso para 4,5 de casca de arroz para 4,5 de talo de girassol

(triturado).

IIB2 - 0,063 IIB3 - 0,054

IIC2 - 0,065

IIC3 - 0,057

Fonte: Adaptado de Adamy, Rosa e Rosa (2016).

Os valores de condutividade térmica apresentados pelos compósitos descritos no Quadro 2, demonstram que é possível apostar na fabricação de isolamento térmico a partir de fibras naturais, mas ainda são necessários estudos avançados, a fim de identificar quais as

melhores formulações dos compósitos e processos de produção, para que possam ser produzidos em escala industrial e atender aos requisitos para sua utilização.

Experimentos como de Koivula et al. (2005), também demonstraram que isolamentos fibrosos são suscetíveis a ataques de fungos. Conforme dados da pesquisa, é possível que haja um controle na propagação de micróbios em compósitos, mantendo-os principalmente, sob baixos níveis de umidade.

Tendo em vista as demandas que têm surgido nas condições de uso de isolantes térmicos, Jelle (2011) sugere que os novos materiais de isolamento a serem produzidos, terão que considerar outras propriedades além das térmicas, tais como: resistência mecânica; emissões de gases tóxicos; envelhecimento; durabilidade em relação as exposições climáticas; resistência a ciclos de congelamento/descongelamento; resistência à umidade e fogo; custos e impacto ambiental.